Вода оксид калия: Уравнение реакции оксида калия с водой

В соответствии с критериями СГС ООН

ОПАСНОСТЬ

Вызывает серьезные ожоги кожи и повреждение глаз

Транспортировка
Классификация ООН
Класс опасности ООН: 8; Группа упаковки ООН: II

Физическое состояние; Внешний вид

СЕРЫЙ ГИГРОСКОПИЧНЫЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОРОШОК.

Физические опасности

Химическая опасность

Раствор в воде является сильным основанием. Он бурно реагирует с кислотой и вызывает коррозию. Бурно Реагирует с водой. При этом образуется гидроксид калия. Разъедает многие металлы в присутствии воды.

Формула: К ₂ О
Молекулярная масса: 94,2

Разлагается при 350°C
Плотность: 2,3 г/см³
Растворимость в воде: реакция

Пути воздействия

Серьезные местные последствия при всех путях воздействия.

Последствия кратковременного воздействия

Вещество разъедает глаза, кожу и дыхательные пути. Разъедает при проглатывании. Вдыхание аэрозоля может вызвать отек легких. См. Примечания. Показано медицинское наблюдение.

Опасность при вдыхании

При распылении может быстро достигаться опасная концентрация частиц в воздухе.

Последствия длительного или многократного воздействия

Классификация ЕС

0606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060606060359 — 3

9

Общие
Наименование, условное обозначение, номер	калий, К, 19
Химический ряд	щелочные металлы
Группа, период, блок	1, 4, с
Внешний вид	silvery white
Standard atomic weight	39. 0983(1) g·mol −1
Electron configuration	[Ar] 4s 1
Electrons per shell	2, 8, 8, 1
Физические свойства
Фаза	Сплошной
Плотность (около R.T.)	0,89 г · CM — 3

9000

0,828 г · см −3
Плата	336,53 K (63,38 ° C, 146,08 ° F)
.
Атомные свойства
Кристаллическая структура	кубическое объемно-центрированное
Степени окисления	1 (сильноосновной оксид)
Энергии ионизации (подробнее)	1-й: 418,8 кДж·моль −1
	2nd: 3052 kJ·mol −1
	3rd: 4420 kJ·mol −1
Atomic radius	220 pm
Atomic radius (calc. )	243 пм
Ковалентный радиус	196 пм
Радиус Ван-дер-Ваальса	275 пм
Разное
Магнитное упорядочение	Парамагнитное
Thermal conductivity	(300 K) 102.5 W·m −1 ·K −1
Thermal expansion	(25 °C) 83.3 µm·m −1 ·K −1
Speed ​​of sound (thin rod)	(20 °C) 2000 m/s
Young’s modulus	3.53 GPa
Shear modulus	1.3 GPa
Bulk модуль	3,1 ГПа
Мохс. Твердость	0,4
Твердость Brinell	0,363 МПа
Реестр CAS	7440-09-7
. SELICES SELICES SELICES SELICEES SELICEES ISOTOPES SELICESES SELICEES ISOTOPES ISOTOPES SELICESESESESESESEOPES ISOTOPES.
Каталожные номера
Это поле: просмотреть • говорить • редактировать

Калий (произносится как /pəˈtæsiəm/) — химический элемент. Он имеет условное обозначение K 9.0008 ( арабский : al qalja → латинский : kalium ) и атомный номер 19. Название «калий» происходит от слова «калий», поскольку калий был впервые выделен из калия. Калий представляет собой мягкий серебристо-белый металлический щелочной металл, который естественным образом связан с другими элементами в морской воде и многих минералах. Он быстро окисляется на воздухе и очень реактивен, особенно по отношению к воде. Во многих отношениях калий и натрий химически сходны, хотя организмы вообще и животные клетки в частности относятся к ним весьма по-разному.

Дополнительные рекомендуемые знания

Возникновение

Калий составляет около 1,5% веса земной коры и является седьмым по распространенности элементом. Поскольку он очень электроположителен, металлический калий трудно получить из его минералов. Он никогда не встречается в природе в свободном виде, так как бурно реагирует с водой.
Соли калия, такие как карналлит, лангбейнит, полигалит и сильвит, обнаружены на дне древних озер и морей. Эти полезные ископаемые образуют обширные залежи в этих средах, что делает добычу калия и его солей более экономичной. Основной источник калия, поташ, добывается в Саскачеване, Калифорнии, Германии, Нью-Мексико, Юте и других местах по всему миру. Казахстан – ведущий мировой экспортер калия ^{[ ссылка необходима ]} . На три тысячи футов ниже поверхности Саскачевана находятся крупные месторождения калия, которые являются важными источниками этого элемента и его солей, при этом несколько крупных рудников работают с 1960-х годов. Саскачеван первым применил замораживание влажных песков (формация Блэрмор) для проходки через них шахтных стволов. Основной горнодобывающей компанией является Potash Corporation of Saskatchewan. Океаны являются еще одним источником калия, но количество, присутствующее в данном объеме морской воды, относительно мало по сравнению с натрием.

Калий можно выделить путем электролиза его гидроксида в процессе, который мало изменился со времен Дэви. При производстве калия применяют также термические методы с использованием хлористого калия.

См. также минералы калия.

Изотопы

Основная статья: изотопы калия

Известно 24 изотопа калия. В природе встречаются три изотопа: ³⁹ К (93,3%), ⁴⁰ К (0,0117%) и ⁴¹ К (6,7%). Встречающийся в природе ⁴⁰ K распадается до стабильного ⁴⁰ Ar (11,2%) за счет электронного захвата и эмиссии позитронов и распадается до стабильного ⁴⁰ Ca (88,8%) за счет бета-распада; ⁴⁰ K имеет период полураспада 1,250×10 ⁹ лет.
Распад ⁴⁰ K до ⁴⁰ Ar позволяет широко использовать метод датирования горных пород. Традиционный метод K-Ar датирования основан на предположении, что породы не содержали аргона во время образования и что весь последующий радиогенный аргон (т.е. ⁴⁰ Ar) количественно сохраняется. Минералы датируются измерением концентрации калия и количества накопленного радиогенного ⁴⁰ Ar. Минералы, которые лучше всего подходят для датирования, включают биотит, мусковит, плутоническую/высокосортную метаморфическую роговую обманку и вулканический полевой шпат; целые образцы горных пород из вулканических потоков и неглубоких интрузивов также могут быть датированы, если они не изменены.

Помимо датирования, изотопы калия широко использовались в качестве индикаторов при изучении выветривания. Они также использовались для изучения круговорота питательных веществ, поскольку калий является макроэлементом, необходимым для жизни.

⁴⁰ K содержится в природном калии (и, следовательно, в некоторых коммерческих заменителях соли) в количестве, достаточном для того, чтобы большие пакеты этих заменителей можно было использовать в качестве радиоактивного источника для демонстраций в классе. У здоровых животных и людей ⁴⁰ К представляет собой самый большой источник радиоактивности, даже больший, чем ¹⁴ К. В человеческом теле массой 70 кг распадается около 4400 ядер ⁴⁰ К в секунду. ^[1]

Активность природного калия 31 Бк/г.

Свойства

Физические свойства

Калий — второй наименее плотный металл; только литий менее плотный. Это мягкое легкоплавкое твердое вещество, которое легко режется ножом. Свежесрезанный калий имеет серебристый вид, но на воздухе он сразу же начинает тускнеть до серого цвета.

Калий и его соединения излучают в пламени фиолетовую окраску. Этот факт лежит в основе пламенного теста на наличие калия в образце. Концентрацию калия в растворе обычно определяют пламенной фотометрией, атомно-абсорбционной спектрофотометрией, индуктивно-связанной плазмой или ионселективными электродами.

Химические свойства

Калий должен быть защищен от воздуха при хранении, чтобы предотвратить разрушение металла от оксидной и гидроксидной коррозии. Часто образцы выдерживают в восстановительной среде, такой как керосин.

Как и другие щелочные металлы, калий бурно реагирует с водой с образованием водорода. Реакция заметно более бурная, чем реакция лития или натрия с водой, и достаточно экзотермична, чтобы воспламенился выделяющийся газообразный водород.

2K(т) + 2H ₂ O(ж) → H ₂ (г) + 2KOH(водн.)

Поскольку калий быстро реагирует даже со следами воды, а продукты его реакции нелетучи, его иногда используют отдельно или в виде NaK (сплав с натрием, который является жидким при комнатной температуре) для осушения растворителей перед перегонкой. В этой роли он служит мощным осушителем.

Гидроксид калия сильно реагирует с диоксидом углерода с образованием карбоната калия и используется для удаления следов CO ₂ с воздуха.

Соединения калия обычно обладают отличной растворимостью в воде благодаря высокой энергии гидратации иона K ⁺ . Ион калия бесцветен в воде.

Методы выделения калия путем осаждения, иногда используемые для гравиметрического анализа, включают использование тетрафенилбора натрия, гексагидрата гексахлорплатината (IV) дигидрогена и кобальтинитрита натрия.

Калий в организме

Биохимическая функция

Калий важен для нервной функции и влияет на осмотический баланс между клетками и интерстициальной жидкостью. ^[2]

Калий можно определить по вкусу, поскольку он активирует три из пяти типов вкусовых рецепторов в зависимости от концентрации. Разбавленные растворы ионов калия имеют сладкий вкус (при умеренной концентрации в молоке и соках), в то время как более высокие концентрации становятся все более горькими/щелочными и, наконец, также солеными на вкус. Комбинированная горечь и соленость растворов с высоким содержанием калия затрудняет вкусовые качества добавок с высокими дозами калия в жидких напитках. ^{[ ссылка необходима ]}

Мембранная поляризация

Калий также важен для сокращения мышц и передачи всех нервных импульсов у животных через потенциалы действия. Из-за взаимодействия заряда иона калия и окружающих его молекул воды ионы K ⁺ больше, чем ионы Na ⁺ , а ионные каналы и насосы в клеточных мембранах могут легко различать два типа ионов, активно перекачивая или пассивно пропуская один из двух ионов, блокируя при этом другой.

Недостаток калия в жидкостях организма может вызвать потенциально смертельное состояние, известное как гипокалиемия, обычно возникающее в результате диареи, повышенного диуреза и рвоты. Симптомы дефицита включают мышечную слабость, паралитическую кишечную непроходимость, аномалии ЭКГ, снижение рефлекторной реакции и в тяжелых случаях паралич дыхания, алкалоз и сердечную аритмию.

Фильтрация и выделение

Калий является важным минеральным макроэлементом в питании человека; это основной катион (положительный ион) внутри клеток животных, и поэтому он важен для поддержания баланса жидкости и электролитов в организме. Натрий составляет большую часть катионов плазмы крови в количестве около 145 миллиэквивалентов на литр (3345 миллиграммов), а калий составляет большую часть катионов клеточной жидкости в количестве около 150 миллиэквивалентов на литр (4800 миллиграммов). Плазма фильтруется через клубочки почек в огромных количествах, около 180 литров в сутки. ^[3] Таким образом, каждый день фильтруется 602 000 миллиграммов натрия и 33 000 миллиграммов калия. Все, кроме 1000-10000 миллиграммов натрия и 1000-4000 миллиграммов калия, которые могут быть в рационе, должны реабсорбироваться. Натрий должен реабсорбироваться таким образом, чтобы поддерживать правильный объем крови и правильное осмотическое давление; калий должен реабсорбироваться таким образом, чтобы поддерживать его концентрацию в сыворотке как можно ближе к 4,8 миллиэквивалентам (около 190 миллиграммов) на литр. ^[4] Натриевые насосы всегда должны работать для сохранения натрия. Калий иногда также необходимо сохранять, но поскольку количество калия в плазме крови очень мало, а запас калия в клетках примерно в 30 раз больше, для калия ситуация не столь критична. Поскольку калий перемещается пассивно ^{[5] [6]} в противотоке натрию в ответ на кажущееся (но не фактическое) равновесие Доннана, ^[7] моча никогда не может опуститься ниже концентрации калия в сыворотке за исключением иногда активного выделения воды в конце обработки. Калий дважды секретируется и трижды реабсорбируется, прежде чем моча достигает собирательных трубочек. ^[8] В этот момент концентрация калия обычно примерно такая же, как в плазме. Если бы калий был убран из рациона, минимальная обязательная экскреция почками оставалась бы около 200 мг в день, когда уровень сыворотки снижается до 3,0-3,5 миллиэквивалентов на литр примерно через одну неделю, ^[9] и никогда не может быть полностью устранен. . Поскольку его невозможно полностью отключить, смерть наступит, когда содержание калия в организме упадет примерно до половины полной емкости. В конце обработки калий выделяется еще раз, если его уровень в сыворотке слишком высок.

Калий пассивно перемещается через поры в клеточной стенке. Когда ионы движутся через насосы, в насосах есть ворота по обе стороны от клеточной стенки, и только один из них может быть открыт одновременно. В результате за секунду проходит 100 ионов. Поры имеют только одни ворота, и только один тип ионов может проходить через них со скоростью от 10 до 100 миллионов ионов в секунду. ^[10] Поры требуют кальция, чтобы открыть ^[11] , хотя считается, что кальций работает в обратном направлении, блокируя по крайней мере одну из пор. ^[12] Карбонильные группы внутри поры аминокислот имитируют гидратацию воды, происходящую в водном растворе ^[13] по природе электростатических зарядов на четырех карбонильных группах внутри поры. ^[14]

Калий в рационе

Адекватное потребление, как правило, может быть обеспечено за счет употребления в пищу разнообразных продуктов, содержащих калий, и его дефицит редко встречается у здоровых людей, придерживающихся сбалансированной диеты. Продукты с высоким содержанием калия включают в себя в порядке убывания авокадо, картофель, бананы, брокколи, апельсиновый сок, соевые бобы и абрикосы, хотя он также распространен в большинстве фруктов, овощей и мяса. Диета с высоким содержанием калия может снизить риск гипертонии, а дефицит калия в сочетании с адекватным потреблением тиамина вызывает у крыс сердечные заболевания. ^[15] В рекомендациях Института медицины от 2004 года указано, что DRI составляет 4000 мг калия, хотя большинство американцев потребляют только половину этого количества в день. ^[16] Точно так же в Европейском союзе, особенно в Германии и Италии, довольно часто встречается недостаточное потребление калия. ^[17]

Добавки калия в медицине наиболее широко используются в сочетании с петлевыми диуретиками и тиазидами, классами диуретиков, которые выводят из организма натрий и воду, но имеют побочный эффект, вызывая потерю калия с мочой. Доступны различные медицинские добавки. Если используются добавки калия, такие как разрыхлитель без натрия и поваренная соль без натрия, недостаточное количество тиамина может вызвать авитаминоз. ^{[18] [19]} Дефицит витамина В-1 возможен при употреблении пищи, содержащей сульфит или диоксид серы, или алкогольного напитка, ферментированного диоксидом серы, во время еды, так как сульфит разрушает витамин В-1 в организме. кишечник. ^[20]

Лица, страдающие заболеваниями почек, могут испытывать неблагоприятные последствия для здоровья при употреблении большого количества калия с пищей. Пациенты с терминальной стадией почечной недостаточности, получающие терапию почечным диализом, должны соблюдать строгие диетические ограничения по потреблению калия, поскольку почки контролируют экскрецию калия, и повышение концентрации калия в крови может вызвать фатальную сердечную аритмию. Острую гиперкалиемию можно уменьшить, употребляя в пищу пищевую соду 9.0359 [21] или глюкоза, ^{[22] [23]} гипервентиляция ^[24] и потливость. ^[25]

приложений

Сельское хозяйство и здравоохранение

• В основном используется в удобрениях в виде хлорида, сульфата или карбоната, но не в виде оксида.
• Калий является важным компонентом, необходимым для роста растений, и содержится в большинстве типов почв.
• В клетках животных ионы калия жизненно необходимы для поддержания жизнедеятельности клеток (см. насос Na-K)
• Хлорид калия используется в качестве заменителя поваренной соли, а также для остановки сердца, например в кардиохирургии и при казнях смертельной инъекцией в растворе.
• Бисульфит калия (KHSO ₃ ) используется в качестве пищевого консерванта (но не в мясе), отбеливания текстиля и соломы, производства вина и пива, а также при дублении кожи.
• Бромат калия (KBrO ₃ ) используется в качестве улучшителя муки (E924).
• Тартрат калия-натрия или сегнетовая соль (KNaC ₄ H ₄ O ₆ ) используется в разрыхлителях и медицине.
• Пирофосфат калия (K ₄ P ₂ O ₇ ) используется в мыле и моющих средствах.
• Фторосиликат калия (K ₂ SiF ₆ ) используется в качестве инсектицида.

Промышленный

• Гидроксид калия является важным промышленным химическим веществом, используемым в качестве сильного основания.
• Нитрат калия используется в порохе (черный порох). Более старый термин для KNO ₃ — селитра.
• Карбонат калия, известный как поташ, используется в производстве стекла.
• Закаленное стекло, обработанное расплавленным нитратом калия, намного прочнее обычного стекла.
• Пары калия используются в некоторых типах магнитометров*NaK (обычно произносится как «нак»), сплав натрия и калия, который является жидким при комнатной температуре, используется в качестве теплоносителя. Его также можно использовать в качестве осушителя для производства сухих и безвоздушных растворителей.
• Супероксид КО ₂ используется в качестве переносного источника кислорода и поглотителя углекислого газа. Это полезно в портативных дыхательных системах.
• Бромид калия (KBr) используется в фотопленке и гравюре.
• Хромат калия (K ₂ CrO ₄ ) используется в красках и красителях (яркий желтовато-красный цвет), во взрывчатых веществах и фейерверках, в безопасных спичках, при дублении кожи и в бумаге для мух.
• Фторсиликат калия (K ₂ SiF ₆ ) используется в специализированных стеклах, керамике и эмалях.
• Тартрат калия-натрия или сегнетовая соль (KNaC ₄ H ₄ O ₆ ) используется при серебрении зеркал.

Многие соли калия очень важны и включают: бромид калия, карбонат калия, хлорат калия, хлорид калия, хромат калия, цианид калия, дихромат калия, йодид калия, нитрат калия, сульфат калия.

История

Калий был открыт в Лондоне сэром Хамфри Дэви. В 1807 году он получил его из едкого кали (KOH). Калий был первым металлом, который был выделен электролизом.

Калий не был известен во времена Римской империи, и его названия не классическая латынь, а скорее нео-латынь.

• Название kalium произошло от слова «щелочной», которое произошло от арабского al qalīy = «прокаленный пепел».
• Имя калий был сделан из английского слова «поташ» и первоначально означал щелочь, извлекаемую в горшке из золы сожженной древесины или листьев деревьев.

Меры предосторожности

Твердый калий бурно реагирует с водой, поэтому его следует хранить под минеральным маслом, например керосином, и обращаться с ним осторожно. Однако, в отличие от лития и натрия, калий не может храниться под маслом бесконечно долго. При хранении от 6 месяцев до года на металле и под крышкой контейнера могут образовываться опасные ударочувствительные пероксиды, которые могут детонировать при открывании. Рекомендуется хранить калий, рубидий или цезий не более трех месяцев, если они не хранятся в инертной (бескислородной) атмосфере или под вакуумом. ^[26]

Чрезвычайно щелочной гидроксид калия (КОН) на поверхности калия, подвергшегося воздействию влаги, представляет собой едкую опасность. Как и в случае с металлическим натрием, «мыльное» ощущение металлического калия на коже возникает из-за едкого распада жиров в коже на неочищенное мягкое калиевое мыло и представляет собой начало щелочного ожога. Очевидно, что с калием следует обращаться осторожно, с полной защитой кожи и глаз.

Калийные пожары усугубляются водой, и только несколько сухих химикатов эффективны для них.
Также было обнаружено, что калий бурно реагирует с йодом.
9 Томас К. Рэй. ОПАСНО: ПЕРЕОКИСЛЯЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА. Охрана окружающей среды и общественная безопасность (Университет штата Северная Каролина).

См. также

• Соединения калия
• Калий в биологии